科研 | Cell子刊：根瘤菌微生物群落的模块化特征及其与共生根瘤菌的进化关系
本文由李苗苗编译，董小橙、江舜尧编辑。
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根瘤菌是一种由土传细菌组成的并系群，它可以诱导豆科植物根部的根瘤器官发生，并为植物生长固定大气氮。在非豆科植物中，来自根瘤菌的物种定义了植物微生物群的核心谱系，表明与植物寄主的其他功能性相互作用。此文中，1314 分离的根瘤菌的基因组分析以及根微生物群的扩增子研究揭示了氮固定共生在这种细菌目中的进化历史。关键的共生基因被多次获得，最近的共同祖先可以在广泛的寄主范围内定殖根。此外，促进根系生长是拟南芥中根瘤菌的特征性特点，而对植物免疫的干扰构成根共生的α-变形菌的单独的菌株特异性表型。其他使用三方生殖植物系统的研究表明，这些性状以模块化方式运作，因此可能与健康根中的微生物稳态相关。
论文ID
原名：Modular Traits of the Rhizobiales Root Microbiota and Their Evolutionary Relationship with Symbiotic Rhizobia
译名：根瘤菌微生物群落的模块化特征及其与共生根瘤菌的进化关系
期刊：CELL HOST & MICROBE
IF：17.872
发表时间：2018.11
通信作者：Paul Schulze-Lefert
通信作者单位：马克斯·普朗克植物育种研究所，植物-微生物相互作用系
实验设计
实验设计图
实验方法
2.1 细菌菌株的分离和测序
将表面灭菌的拟南芥种子以每盆四株植物的密度播种并分层3-4天。植物在温室中在短日照条件下生长6周（8 / 16hr日/夜，温度为22℃/ 18℃，相对湿度为70％）。收获后，将根与粘附的土壤颗粒机械分离，并从下胚轴远端0.5cm开始的3cm的定义根段取样。通过轻轻敲击除去仍然附着在根部的土壤颗粒。将根收集在15mL锥形管中，所述锥形管含有5 mL磷酸盐缓冲盐水（PBS）-S缓冲液，并在摇床上以180 rpm洗涤15分钟。将根转移到新的15 mL锥形管中，将剩余的土壤颗粒以15000 3 g离心20分钟。菌株被培养分离，单克隆菌落培养在96孔板。使用引物799F（50-AACMGGATTAGATACCCKG-30）和1392R（50-ACGGGCGGTGTGTRC-30）将上清液用于16S rRNA V5-V8区域的PCR扩增。PCR产物质量评估和纯化之后被测序。每个菌株的基因组被提取纯化之后被测序。
2.2 细菌接种与图像分析
细菌菌株培养2-3天达到平台期后被稀释5倍，收集细菌细胞并重悬浮于10 mM MgCl2中，并调整OD600为0.5。细菌悬浮液混合到植物MS培养基上。预先在MS上培养好的植物转入包含细菌的MS培养基上。
2.3 DNA提取与定量PCR
从平板收集接菌的根，并在无菌水中洗涤两次。用玻璃纤维过滤纸除去多余的水，液氮处理后冻存-80度直到DNA提取。
2.4 共聚焦显微镜和图像分析
表达NPSN12与增强的黄色荧光蛋白（EYFP）融合的转基因拟南芥株系Wave_131Y在CLSM780共聚焦显微镜下观察，该共聚焦显微镜配备有水浸203物镜，使用514-nm的25wW氩离子激光器。使用ImageJ对所有图像分析（Schneider等人，2012）。在显微镜检查之前扫描并标记平板，允许各个植物的参数之间的相关性。
2.5 RNA提取和RNA-seq
对于转录组学分析，6天大的拟南芥幼苗在磷酸盐充足或磷酸盐贫乏的条件下接种根瘤菌129E或模拟对照，并在短日照条件下孵育4、8、12和16天，如所述以上。将来自三个平板的根组合一次重复，并对每种条件取样总共三次重复。用Lysing Matrix E和TissueLyser II将根均质化。RNA被提取、质检、建库和测序。
试验结果
3.1 细菌有序根瘤菌的保守微生物群落成员
大规模的细菌分离和DNA测序使我们能够组装944种根瘤菌代表细菌的高质量全基因组序列。这些菌株起源于一组远缘植物寄主，包括非豆科植物，以及相关的环境来源，如土壤、昆虫和线虫（表S1）。这些基因组涵盖了已知的根瘤菌系列以及先前在公共数据库中不存在的几个谱系。我们将这些序列与370个高质量的根瘤菌基因组装置进行了比较，这些基因组大部分来自豆科植物共生根瘤，从公共数据库中检索出来（表S1）。
我们从这些基因组中交叉引用了16S rRNA基因序列，其中有五个以前非培养的扩增子研究为来自五个相关的微生物（土壤，根，根际，叶和豆科根瘤）的植物微生物群在六种不同土壤类型中生长的植物寄主（表S2）（Schlaeppi等，2014; Bulgarelli等，2015; Bai等，2015; Zgadzaj等，2016）。这种高分辨率分析（99％序列同一性）证实，根瘤菌在高相对丰度中始终存在，并富含系统发育上不同的植物寄主的根和叶群落，因此是核心植物微生物群的一部分（5％-17％）平均相对丰度;图1A）。根瘤菌中的β多样性分析表明，从根、根际或未种植的土壤中获得的样品之间没有明显差异（图1B），表明土壤中根瘤菌对根系环境的保守适应性。相比之下，我们观察到来自根室和来自叶和豆科根瘤的样品之间的分离，分别通过叶绿体中的甲基杆菌的优势和日本落叶松结节中的兼容共生根瘤菌（Mesorhizobium loti）进行了解释（图S1）。
图1 细菌根瘤菌目中的保守微生物成员
3.2 根瘤菌亚系对植物生态位的进化保守适应性
为了研究根瘤菌的功能多样性，我们对数据集中存在的1314个全基因组进行了比较分析。根瘤菌基因组通常是镶嵌的和多部分的结构，因为存在大的染色体外复制体，这导致大的泛基因组由稳定和保守的核心和可变的辅助基因库组成（Galibert等，2001; Young等，2006）。基于排列的注释和从头预测基因家族的分析揭示了一个小核心（每个分离菌基因的27.30％;平均802个基因家族）和广泛且基本上没有特征的泛基因组（> 100000个直系同源基因;数字S2C和S2D）。基于京都基因百科全书和基因组注释基因的存在和缺失的计算的全基因组功能差异的主要坐标分析显示通过分类谱系明显区分但在结瘤和非结瘤菌株之间或在根和土壤起源的分离菌株之间没有区别（图S2A）。这表明获得与豆科植物相互作用所需的共生基因并不伴随着全基因组水平的适应性。此外，我们发现根据寄主物种的根共生基因组之间没有分离（图S2B），表明根瘤菌微生物群成员的广泛寄主范围。有趣的是，从昆虫中分离的一部分菌株显示出与根瘤菌科其他成员（黑点;图S2B和表S1）在全基因组水平上的高相似性，表明昆虫可能充当根瘤菌的传播媒介。
3.3 根瘤菌固氮共生的趋同演化
为了探索根瘤菌中固氮共生的进化历史，我们对所有测序基因组的祖先性状进行了系统发育重建。首先，从保守的、单拷贝的和垂直遗传的基因的多序列比对产生有根的进化树。接下来，我们使用最大似然法在沿着进化树分支的每个祖先基因组中重建关键共生基因（编码固氮酶的nif和结瘤因子根瘤基因）的存在或不存在（图2和S3）。我们确定了豆科植物共生所需的相应基因家族的获得和丢失模式的高度相关性（图S2E），表明可能通过水平基因转移协同获得这些基因。鉴于这种进化上获得和丢失的模式，我们然后使用保守的nifH标记作为共生能力的代表。这表明所有根瘤菌的最新共同祖先可能缺乏共生遗传工具包，并且在导致主要根瘤菌分类群形成的物种形成事件后多次获得形成结核和固定大气氮的能力（图2中的绿色分支）。在当前数据集（n = 296;表S3）和非根瘤菌基因组（n = 585）中发现的nifH序列的系统发育分析证实，在属于慢生根瘤菌科（Bradyrhizobiaceae）和根瘤菌科（Rhizobiaceae）的根瘤菌中发现的nifH基因构成两个独立的但密切相关的进化枝（图S2F）表明，来自未知的非根瘤菌供体的一次或两次原始采集之后是在该细菌目内的多个水平基因转移。
图2 根瘤菌氮固定共生的趋同演化
3.4 拟南芥中保守的根瘤菌根生长促进活性
来自天然土壤中生长的植物样品中所有主要根瘤菌分类群的富集（图1）以及大多数来自根的菌株（99.74％菌株;图2）缺乏结瘤和氮固定能力预测了与非豆科和豆科寄主相互作用，可以成功进行根系定殖的祖先机制。我们通过在实验室条件下共同培养的一组根瘤分离菌株和无菌拟南芥植物进行二元相互作用实验来测试这种关联是否影响寄主生理学。在系统发育重建的指导下，我们选择了属于拟南芥根系微生物群的所有主要根瘤菌进化枝的分类和功能多样的菌株的子集，以及用于氮固定根瘤共生（根瘤菌）的或转运DNA到植物细胞（农杆菌）中（图2中的箭头）的特征分离株。我们在含有单个细菌菌株的琼脂糖培养基上培养野生型拟南芥植物3周，并测量初生根长度和芽鲜重。大多数测试菌株强烈地促进了根生长（RGP）（图3;表S4）。重要的是，这种表型是在属于五个主要分类群的分离菌株中检测到的，这些分类群含有氮固定根瘤共生菌和拟南芥根衍生共生菌，表明这种性状是根瘤菌有序的特征。除了NGR234（分离株157,635和685;图S4A）之外，所有不影响根生长的分离株在根中检测不到，表明RGP表型的缺乏主要是由于它们在我们的实验中不能定植植物寄主。值得注意的是，尽管有效的根定殖，但来自α-变形菌纲Alphaproteobacteria（柄杆菌目Caulobacterales和鞘脂单胞菌目Sphingomonadales目）内的姐妹核心根微生物群谱系的代表性拟南芥根衍生的共生菌显示没有RGP表型（图3和S4A）。在拟南芥根系微生物群中发现了4种拟南芥种和多种根瘤菌种的多个模型（Bulgarelli等，2012），表明RGP是寄主和微生物种群中的保守性状（图S5A和S5B）。此外，在营养限制条件下生长的拟南芥的二元相互作用实验揭示，根瘤分离菌一致地拯救磷饥饿诱导的根生长抑制（RGI）并在氮饥饿下保留RGP（图S5C-S5E）。这表明，与根瘤共生不同（Carroll和Gresshoff，1983），拟南芥中的共生RGP在硝基充足和缺乏条件下均有效。
图3 拟南芥中保守的根瘤菌根生长促进活性
3.5 干细胞分裂稳态和MAMP触发反应的干扰
为了深入了解根瘤菌如何影响根系发育，我们对缺失nif和nod基因的Rhizobium 129E进行了时间分辨的发育和转录组学分析（图2和S3），并且在拟南芥根微生物群属于最丰富的otu之一（Bulgarelli等，2012）。野生型拟南芥Col-0植物的二元相互作用实验显示接种后14天（dpi）根分生组织区域增大（约2倍;图4），而根伸长和分化区域的细胞生长仍然存在与无菌对照植物无法区分（图S6A-S6D）。虽然植物激素细胞分裂素和生长素之间的拮抗作用对根分生组织的稳态至关重要，但RGP保留在缺乏细胞分裂素受体（ahk3-3）或细胞分裂素信号组分的拟南芥突变体中（arr1arr12;图S6E和S6F），以及缺乏生长素受体（tir1-1）、生长素转运蛋白（aux1-7和axr4）或生长素信号组分（arf7arf19;图S6G）的突变体。
图4 根瘤菌129E对根分生组织稳态的干扰
为了进一步研究根瘤菌129E干扰寄主生理的机制，我们在接种根瘤菌129E后进行了拟南芥根的RNA测序（RNA-seq）。为了识别与营养状态无关的响应细菌定植的植物基因，我们在Pi充足和Pi缺乏条件下的四个时间点（4,8,12和16 dpi）收集样品，这两个条件下都产生了共生介导的RGP。在两种营养条件下的细菌根定殖是比较处理的（Castrillo等，2017）。我们观察到根瘤菌129E对根定殖的转录反应与细菌病原体衍生的flg22处理之间存在显着的反相关性（图5D），这意味着该共生菌可部分抑制MAMP触发的转录重编程。
图5 MAMP触发响应的转录干扰
长期以来，已知的MTI产量是RGI（Go'mez-Go'mez等，1999），据信，这反映了植物生长和防御之间的权衡（Huot等，2014; Lozano-Dura'n和Zipfel，2015）。我们检查了根瘤菌129E是否可以在长期暴露于flg22后减弱RGI，并发现共生菌可以完全覆盖RGI（图6A），进一步支持其抑制MAMP诱导的响应的能力。我们探索了属于α-变形菌纲Alphaproteobacteria的微生物群菌株中这种性状的普遍性（图6B）。进一步测试的四个根瘤菌株（分离株491,13A，142和423）中没有一个克服了flg22刺激的RGI，证明了这种性状的菌株特异性，并且RGP特征和MAMP反应抑制是根共生根瘤菌之间可分离的性状。尽管缺乏RGP活性，Sphingomonadales1497完全抑制了flg22诱导的RGI，揭示了MAMP诱导的响应的抑制也在核心根微生物群的另一个分类学谱系中进化。在存在该MAMP表位的情况下，所有非抑制性根瘤菌分离株的RGP活性维持在缺乏flg22受体FLAGELLIN SENSITIVE2（FLS2; Go'mez-Go'mez等，1999）的突变体中，表明细菌丧失flg22处理后的RGP活性是由MAMP刺激的植物响应引起的。总的来说，这些数据表明，在存在MAMP的情况下，根瘤菌129E和鞘氨醇单胞菌1497共生物可以影响防御-生长权衡的结果。为了测试MAMP响应抑制在微生物群背景中的潜在相关性，我们分析了来自拟南芥根的根生物群的分类代表性At-SPHERE培养物集合的基因组序列（Bai等人，2015）。这揭示了含有潜在MAMP表位的蛋白质序列的广泛存在于从健康植物中分离的细菌中（flg22，flgII-28，elf18，csp22和nlp20;Bo¨hm等，2014; Cai等，2011; Felix和Boller，2003; Felix等，1999; Kunze等，2004）（图S7A）。一致地，来自At-SPHERE集合的四个测试的根源的假单胞菌中的三个激活了转基因拟南芥CYP71A12pro：GUS幼苗的根中的MTI报告基因表达（图S7B）（Millet等人，2010）。
图6 根际共生菌干扰MAMP触发的增长输出
3.6 共生RGP的模块性和对MAMP响应的干扰
从与在同一土壤中生长的拟南芥中分离的根共生菌单一关联观察到的表型变异提出了RGP和抑制MAMP诱导的输出是否在微生物群落环境中独立运作的问题。我们测试了这些细菌性状的潜在功能调节性，通过选择具有来自根瘤菌目（分离株129E和142）的这些性状以及来自α-变形菌纲Alphaproteobacteria（分离株1497和700）的姐妹进化枝的共同接种实验三联体的不同组合的共生菌（图7）。在存在或不存在外源flg22的情况下，共同接种所有单一和成对组合后的细菌分离菌，我们测量了拟南芥的初生根生长。这表明RGP和MAMP反应抑制主要是显性特征，只要其中一个细菌伴侣具有各自的功能就表达（图7）。例如，根生长促进和MAMP反应抑制性分离株Rhizobium 129E与缺乏这两种特征的Caulobacteras700共同接种导致两种表型的保留。重要的是，仅在没有flg22的情况下促进根生长的Sinorhizobium142与缺乏RGP活性的MAMP反应抑制菌株Sphingomonadales 1497的共同接种在模拟和flg22处理下赋予了完整的RGP表型（图7）。在这种组合中，存在flg22时的RGP不能通过相应的单关联中看到的表型总和来解释，因为在这种条件下没有一个菌株显示RGP，这表明这些模块性状协同作用并且是一种三方互动的新兴特性。
图 7
结 论
4.1 适应根环境有助于获得共生基因
根瘤菌细菌目内的大多数细菌种类始终在豆科植物和非豆科植物物种的根和叶中富集，因此是植物微生物群的核心成员（图1A）。从六种不同土壤类型中生长的不同植物中收集的土壤、根和根际样品中根瘤菌群落之间的高度相似性表明，大多数土传根瘤菌也适应根系环境。土壤生物群落中根茎根瘤菌的普遍存在可以通过在进化时间尺度上持续的植物-土壤反馈来解释（Bever等，2012），这是植物改变其生长土壤的生物量的过程。大规模植物生长测定揭示了来自所有五种主要根瘤菌谱系的分离菌株中预先存在的RGP表型一致，其能够定殖拟南芥根（图3A）而对芽鲜重没有负面影响（图3B），这表明了一种共生的生活方式。因此，大多数根瘤菌能够与非豆科植物积极地相互作用并改变它们的寄主生态位而不仅仅是定殖根。需要进一步的实验来阐明这种普遍的共生生活方式的遗传基础和作用机制是否在根瘤菌物种中是保守的。
我们的数据集包括从根与土壤相关的环境来源分离的根瘤菌菌株的基因组，补充了当前高度偏向豆科植物根瘤共生菌基因组的数据库，使我们能够对根瘤菌目和根瘤形成的进化历史进行综合分析。这表明，根瘤菌的最新共同祖先没有关键的共生基因，这些基因是共同而非顺序获得的（图2和S2E）。因此，对于被子植物和共生生活方式的强大的微生物群成员显然可以预先确定并且可能使祖先的根瘤菌易于获得根瘤形成所需的基因。最近的一项研究描述了从非豆科Parasponia谱系中的放线菌弗兰西亚到根瘤菌的共生转换（van Velzen等，2018），表明现存的根瘤菌可能已从外部供体获得了已经具有固氮及根瘤共生能力的nod和nif基因，如actinorhizal共生体。有趣的是，属于β-变形菌纲Betaproteobacteria的伯克氏菌目Burkholderiales的成员，代表根微生物群的另一个核心谱系，具有强烈的植物生长促进活性或参与基因豆科植物的结瘤和固氮共生（Chen et al，2003; Masson-Boivin等，2009; Moulin等，2001; Poupin等，2016）。这表明，从根际能力和微生物群成员状态向氮固定共生的趋同演化可能具有超越根瘤菌的相关性。
4.2 从根共生到根瘤共生的生活方式转变
固氮根瘤菌抑制豆科植物免疫反应的能力已被解释为根瘤共生从病原生活方式中出现的证据（Cao等，2017）。进化实验研究将固氮豆科植物共生体Cupriavidus taiwanensis的共生质粒引入根源病原青枯菌（Ralstonia solanacearum），两者均属于伯克霍尔德氏菌（Burkholderiales），表现出从腐生到共生的生活方式转变，同时伴随着基因组重塑，使得能够有效地参与共生寄主（Capela等，2017; Remigi等，2016）。然而，我们的组合系统发育学（图2和S2）和表型分析（图5,6和7）提出了另一种情形，即根系环境和微生物群成员的祖先适应状态允许从共生主义（commensalism）转向互利共生主义（mutualism）。该模型预测结瘤根瘤菌和根瘤菌根共生体具有根部定殖的保守成分。最近在苜蓿共生体Ensifer meliloti（以前称为Sinorhizobium meliloti）中的全基因组诱变筛选显示，近2％的基因（其中80％是染色体定位的）与根际定殖有关（Salas等，2017）。我们测试了这些根际能力基因是否存在于缺乏关键共生工具包的其他根瘤菌谱系和非豆科根共生体中，并且发现平均而言在每一个1,314个基因组中86％保守（图S2G）。这有力地支持了我们的假设，即根瘤菌的最新祖先已完全适应根环境。此外，观察到从拟南芥根（Sinorhizobium/ Ensifer，Mesorhizobium和Bradyrhizobium spp.）中分离出的6个现存的根瘤菌氮素亚系的成员失去了关键的共生基因，这表明生活方式从互利共生过渡到共生主义也会发生。此外，最近对37种植物物种进行了全基因组比较分析，确定了关键共生调节因子NODULE INCEPTION的多次独立功能丧失事件（Griesmann等，2018），进一步表明选择压对抗固氮根瘤共生可以作用于寄主和共生体。
4.3 细菌干扰根发育的多样化
我们发现共生的根瘤菌能够操纵根的发育与最近的研究一致，这些研究显示改变的拟南芥根结构与固氮菌Mesorhizobium loti MAFF303099或Rhizobium IRBG74相关（Poitout等，2017; Zhao等，2017）。然而，在那些研究中报道了RGI，与我们的调查中的Bradyrhizobium elkanii USDA61类似，我们观察到所有其他定殖根的分离株的初生根长度增加（图3）。我们赞成这样的观点，即这些差异表明在控制根发展方面具有良好的机械多样性。首先，虽然根瘤菌129E对根发育的干扰不依赖于生长素受体TIR1和转运蛋白AUX1，但这些蛋白在拟南芥中在结瘤共生体M. lotiMAFF303099和根瘤菌IRBG74的RGI活性中起主要作用。其次，激活细胞分裂素信号传导途径对豆科植物的根瘤器官发生至关重要（通过LjLHK1或MtCRE1受体; Oldroyd等，2011），但减少了拟南芥的根分生组织大小（Dello Ioio等，2007）。最后，良好的促进植物生长的根际细菌（PGPR），假单胞菌WCS417，也增加了根分生组织的大小，尽管这种细菌通过抑制细胞伸长来赋予RGI（Zamioudis等，2013）。总体而言，这些发现暗示了由共生根瘤菌、PGPR假单胞菌和共生根瘤菌介导的寄主根构造改变的不同机制。
4.4 共生根瘤菌干扰拟南芥中MAMP诱导的反应，与节点因子产生无关
我们的时间分辨转录组数据与flg22处理的拟南芥根的公布数据集的比较显示，MAMP感知诱导的大多数基因响应于根瘤菌129E定植而下调（图5D），表明在没有外部MAMP的情况下干扰MAMP诱导的寄主转录反应的能力。然而，根瘤菌129E缺乏细菌III型分泌系统组分和Nod因子生物合成基因，它们分别是植物病原细菌（Alfano和Collmer，2004）或豆科根瘤共生体（Liang et al，2013）对MTI抑制所必需的。这意味着该共生菌株独立于先前描述的MTI抑制途径干扰寄主MAMP诱导的转录反应。在植物中，根瘤菌129E的增殖在指数生长指数生长后12 dpi时达到稳定状态3 log10单位而对寄主没有可识别的有害影响（图5A和S4B），表明尽管抑制了MAMP诱导的转录反应在寄主根中，植物仍能控制细菌增殖。
与RGP不同，代表性的根瘤菌在flg22存在下显示出群体水平的多样性和菌株特异性能够超越拟南芥中的RGI（图6）。这表明根瘤菌RGP和对flg22诱导的RGI的干扰是可分离的性状，排除了RGP仅仅是抑制MAMP刺激的RGI的间接结果的可能性。这也表明，根瘤菌129E（图5和6）对寄主MAMP响应的干扰是由于直接相互作用而不是代表一般植物对细菌细胞存在的反应。此外，来自α-变形菌纲Alphaproteobacteria内的姐妹谱系的分离菌株抑制MAMP活化的没有RGP活性的RGI（分离菌株1497;图6B），表明核心根微生物群的其他成员共同干扰寄主MAMP反应的能力。先前的报道进一步支持了这一点，该报道显示来自γ-变形菌纲Gammaproteobacteria（P. simiae WCS471; Stringlis等，2018）和Firmicutes（枯草芽孢杆菌FB17; Lakshmanan等，2013）的PGPR菌株可以抑制拟南芥防御反应。与我们的发现一起，这表明在从健康植物的根中分离的的细菌群体的抑制MAMP诱导的反应稀疏但分类广泛分布，并且表明这种性状可能经常被微生物群成员获得和/或丢失。此外，这意味着植物先天免疫系统可以对根微生物群成员施加选择性压力，以获得和维持参与抑制MAMP诱导的反应的性状。在拟南芥根微生物群的基因组中编码与经典MAMP高度相似的肽的序列（图S7）以及观察到的MAMP反应干扰性状的主要特征广泛存在（图6B），表明健康根中的微生物稳态可能取决于具有MTI活化和MTI抑制活性的共生群体成员的共同发生。
4.5 植物微生物群的模块化特征和突变性质
野生型拟南芥植物与具有不同RGP能力和抑制flg22触发的RGI的共生α-变形菌纲Alphaproteobacteria分离株的组合的共同接种实验表明，这些性状可以协同作用，导致三方系统和植物生理学的新兴特性和无法通过单个菌株的行为预测的产量（flg22处理的植物的RGP;图7）。这可以通过这两种性状之间的相互作用来解释，其中寄主MAMP响应通过直接干扰细菌活性或通过降低寄主敏感性来禁用RGP。这种复杂的行为也可以解释根微生物群成员中RGP和MAMP反应抑制的表型多样性，并表明这些细菌性状影响整个群落和寄主的健康。我们推测PGPR的现场应用效率的变化是由与作物上的常驻微生物群成员类似的复杂相互作用产生的（Ansari等，2015）。此外，尽管我们的实验设置已经减少，但我们观察到以模块化和协同方式起作用的微生物性状之间的复杂相互作用。我们的发现说明了自下而上实验方法的必要性，其中微生物群成员群体首先以无偏的方式系统地采样，然后是单一关联的代表性分离菌株的特征化，最后是受控条件下的菌群环境。
评 论
此文中，大量的根瘤菌被分离出来，然后通过大规模的全基因组测序及高通量16s RNA扩增子测序，揭示了氮固定共生在这种细菌中的进化历史。微生物与植物相互作用研究表明微生物群成员对拟南芥免疫反应呈现菌株特异性干扰。本文利用了全基因组比较分析、16s RNA扩增子测序及RNA-seq等多方面测序技术结合的方法研究固氮共生特点进化及菌株与寄主的关系非常值得借鉴的。
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